Задание №34

Алюминий массой 8,1 г сплавили с 9,6 г серы. Полученную смесь растворили при нагревании в 96 г насыщенного раствора гидроксида натрия. Вычислите массу сульфида натрия, выпавшего в осадок после охлаждения полученного раствора до 20°C. Растворимость гидроксида натрия составляет 100 г на 100 г воды, растворимость сульфида натрия в условиях реакции – 20,6 г на 100 г воды.

В ответе запишите уравнения реакций, которые указаны в условии задачи, и приведите все необходимые вычисления (указывайте единицы измерения и обозначения искомых физических величин).

Ваше решениедо 4 баллов

Запишите решение задачи...

Проверка решения с помощью ИИ доступна авторизованным пользователям

Решение. При сплавлении алюминия с серой образуется сульфид алюминия; избыток алюминия остаётся в смеси. В горячем растворе щёлочи растворяется и алюминий (с выделением водорода), и сульфид алюминия (он необратимо гидролизуется, а продукты гидролиза связываются щёлочью).

Уравнения реакций:
2Al + 3S → (t°) Al₂S₃
2Al + 2NaOH + 2H₂O → (t°) 2NaAlO₂ + 3H₂↑
Al₂S₃ + 8NaOH → 2NaAlO₂ + 3Na₂S + 4H₂O

1. Сплавление.
n(Al) = 8,1 г / 27 г/моль = 0,3 моль; n(S) = 9,6 г / 32 г/моль = 0,3 моль.
По уравнению на 0,3 моль Al нужно 0,45 моль S, а её только 0,3 моль, значит сера в недостатке, расчёт по сере:
n(Al₂S₃) = 0,3/3 = 0,1 моль; израсходовано Al: 0,2 моль; осталось Al: 0,3 − 0,2 = 0,1 моль.

2. Насыщенный раствор щёлочи. Растворимость 100 г на 100 г воды означает, что насыщенный раствор содержит 50 % NaOH:
m(NaOH) = 96 г · 0,5 = 48 г, n(NaOH) = 48 г / 40 г/моль = 1,2 моль; масса воды 48 г.

3. Растворение смеси. На 0,1 моль Al нужно 0,1 моль NaOH, на 0,1 моль Al₂S₃ — 0,8 моль NaOH; всего 0,9 моль. Взято 1,2 моль, то есть щёлочь в избытке, смесь растворяется полностью, а в растворе остаётся 1,2 − 0,9 = 0,3 моль NaOH (12 г).
n(Na₂S) = 3 · 0,1 = 0,3 моль; m(Na₂S) = 0,3 моль · 78 г/моль = 23,4 г;
n(NaAlO₂) = 0,1 + 2 · 0,1 = 0,3 моль (24,6 г);
n(H₂) = 1,5 · 0,1 = 0,15 моль, m(H₂) = 0,3 г.

4. Вода в растворе. Первая реакция расходует 0,1 моль воды (1,8 г), вторая — выделяет 0,4 моль воды (7,2 г):
m(H₂O) = 48 г − 1,8 г + 7,2 г = 53,4 г.
m(раствора) = 8,1 г + 9,6 г + 96 г − 0,3 г = 113,4 г.
Проверка: 24,6 г (NaAlO₂) + 23,4 г (Na₂S) + 12 г (NaOH) + 53,4 г (H₂O) = 113,4 г — сходится.

5. Охлаждение до 20 °C. В 53,4 г воды при 20 °C может остаться растворённым
m(Na₂S) раств. = 20,6 г · 53,4/100 = 11,0 г,
а щёлочи в этой же воде могло бы раствориться 100 г · 53,4/100 = 53,4 г — имеющихся 12 г NaOH заведомо меньше, значит щёлочь в осадок не выпадает и осадок состоит только из сульфида натрия.
m(осадка Na₂S) = 23,4 г − 11,0 г = 12,4 г.

Ответ: масса выпавшего Na₂S — 12,4 г.

Источник: ФИПИ

НазадЗадание №34Далее